RU84512U1 - WATER BOILER, STEEL, FIRE TUBE WITH SMOKE PIPES - Google Patents

Abstract

1. Котел водогрейный, стальной, жаротрубный с дымогарными трубами, содержащий вертикально ориентированный корпус, в нижней части которого расположена топка с горелочным устройством; патрубок для входящего теплоносителя; патрубок для уходящего теплоносителя; патрубок для удаления дымовых газов; теплообменник; дымовую камеру для сбора продуктов сгорания, расположенную за теплообменником; трубы-газоходы; при этом теплообменник расположен в верхней части котла, через теплообменник пропущены трубы-газоходы и имеется выход труб-газоходов в дымовую камеру, отличающийся тем, что нижняя поверхность теплообменника выполнена в виде двух сводов, расположенных на разных уровнях, и стенки между ними, где в выше указанной стенке начинаются трубы-газоходы нижнего хода; в передней части котла перед теплообменником дополнительно расположена воздушная камера, в которую выходят трубы-газоходы верхнего и нижнего хода; где внутри теплообменника имеются перегородки, установленные между верхним рядом труб-газоходов нижнего хода и нижним рядом труб-газоходов верхнего хода, где в числе их имеются перегородки, которые стыкуются с боковыми стенками котла, и между ними образована щель от передней стенки до задней стенки; где над щелью, с частичным перекрыванием перегородок, имеется еще одна или несколько перегородок. ! 2. Вертикальный водогрейный стальной жаротрубный котел с дымогарными трубами по п.1, отличающийся тем, что на фронтальной поверхности имеет дверь, обеспечивающую доступ ко всем трубам-газоходам и топочной камере котла. ! 3. Вертикальный водогрейный стальной жаротрубный котел с дымогарными трубами по п.1, отличающийс�1. The boiler is steel, steel, fire-tube with smoke pipes, containing a vertically oriented housing, in the lower part of which there is a furnace with a burner; branch pipe for the entering heat carrier; branch pipe for the leaving heat carrier; branch pipe for removal of flue gases; heat exchanger; a smoke chamber for collecting combustion products located behind the heat exchanger; gas pipes; the heat exchanger is located in the upper part of the boiler, gas flues are passed through the heat exchanger and there is an exit of the gas flues into the smoke chamber, characterized in that the lower surface of the heat exchanger is made in the form of two arches located at different levels, and the walls between them, where above the specified wall, the downstream gas ducts begin; in front of the boiler in front of the heat exchanger there is additionally an air chamber, into which the flue pipes of the upper and lower pass exit; where inside the heat exchanger there are partitions installed between the upper row of downstream gas pipes and ducts, where among them there are partitions that are joined to the side walls of the boiler, and a gap is formed between the front wall and the rear wall; where over the gap, with partial overlapping of the partitions, there is one or more partitions. ! 2. The vertical hot-water steel fire-tube boiler with smoke pipes according to claim 1, characterized in that on the front surface there is a door providing access to all the gas ducts and the combustion chamber of the boiler. ! 3. The vertical hot-water steel fire tube boiler with smoke pipes according to claim 1, characterized in

Description

Заявляется котел стальной, напольный, водогрейный, жаротрубный с горизонтально расположенными дымогарными трубами, который предназначен для нагрева воды и может быть использован в теплотехнике, а именно - в малых котельных, обогревающих жилые и производственные помещения.The boiler is steel, floor, hot water, fire tube with horizontally arranged smoke tubes, which is designed to heat water and can be used in heat engineering, namely in small boiler rooms that heat residential and industrial premises.

Известен вертикальный водогрейный жаротрубный котел, запатентованный в качестве изобретения РФ под №2158395, в котором имеется корпус, в нижней части которого расположена топка с горелочным устройством, подающий и обратный патрубки, патрубок удаления дымовых газов. Верхняя часть котла выполнена в виде центральной трубчатой и кольцеобразной камер, нижняя часть которых заглушена, а верхняя часть соединена с корпусом котла, при этом камеры образуют с внутренним диаметром корпуса внутренний и внешний кольцеобразный вертикальные газоходы. Внутренний газоход соединен с внешним газоходом и с патрубком удаления дымовых газов с помощью окна.Known vertical hot-water fire tube boiler, patented as an invention of the Russian Federation under No. 2158395, in which there is a housing in the lower part of which there is a firebox with a burner device, supply and return pipes, a flue gas removal pipe. The upper part of the boiler is made in the form of a central tubular and annular chambers, the lower part of which is muffled, and the upper part is connected to the boiler casing, while the chambers form an inner and outer annular vertical ducts with the inner diameter of the casing. The internal flue is connected to the external flue and to the flue gas outlet via a window.

Недостатком данного котла является его сложность и то, что он имеет повышенную пожарную опасность за счет того, что его стенки могут перегреваться.The disadvantage of this boiler is its complexity and the fact that it has an increased fire hazard due to the fact that its walls can overheat.

Наиболее близкими к заявляемому являются котлы на пеллетах - серия FACI - котлы серии «эконом» (сайт www.ekotermo.ru).Closest to the claimed are pellet boilers - FACI series - boilers of the "economy" series (website www.ekotermo.ru).

Они имеют следующую конструкцию. Горизонтальная конструкция теплообменника выполнена из толстой стали. Топочная камера имеет вертикальную конструкцию.They have the following construction. The horizontal design of the heat exchanger is made of thick steel. The combustion chamber has a vertical design.

Теплообменники котлов серии FACI выполнены S-образными трехзаходными. Внутри теплообменника проходят ряды труб-газоходов. Нижняя поверхность теплообменника выполнена в виде одного свода.The heat exchangers of the FACI series boilers are made of S-shaped three-way. Inside the heat exchanger, rows of gas pipes pass. The lower surface of the heat exchanger is made in the form of a single arch.

Стенки котла двойные, с водяным контуром охлаждения, что уменьшает риск перегрева котла. В задней части топки встроена отражающая панель. За теплообменником находится дымовая камера для отвода дымовых газов и сбора продуктов сгорания (пепла).The walls of the boiler are double, with a water cooling circuit, which reduces the risk of boiler overheating. A reflective panel is built into the back of the firebox. Behind the heat exchanger is a smoke chamber for the removal of flue gases and the collection of combustion products (ash).

Недостатком данного котла является недостаточно высокая теплоотдача, получающаяся за счет конструкции теплообменника.The disadvantage of this boiler is not enough high heat transfer resulting from the design of the heat exchanger.

Технический результат, получаемый в результате реализации заявляемого технического решения, это достижение повышения КПД котла, которое происходит:The technical result obtained as a result of the implementation of the proposed technical solution is to achieve an increase in boiler efficiency, which occurs:

- за счет увеличения времени прохождения дымовых газов через трубы при увеличении общей площади внутренней поверхности труб-газоходов;- due to the increase in the time of passage of flue gases through the pipes with an increase in the total area of the inner surface of the pipe-flues;

- за счет того, что в циркуляционный контур, имеющий в своем составе теплообменник и стенки - боковые и заднюю, добавлена нижняя стенка котла. При этом увеличивается площадь теплоотдачи и дополнительно повышается пожаробезопасность котла;- due to the fact that the bottom wall of the boiler is added to the circulation circuit, which includes a heat exchanger and walls — side and back, the bottom. At the same time, the area of heat transfer increases and the fire safety of the boiler increases further;

- за счет изменения внутренней конструкции теплообменника, а именно, за счет того, что дополнительно установлены внутренние перегородки в теплообменнике, в верхней части теплообменника увеличивается интенсивность обмывания труб теплоносителем.- due to changes in the internal structure of the heat exchanger, namely, due to the fact that the internal partitions are additionally installed in the heat exchanger, the intensity of washing the pipes with heat carrier increases in the upper part of the heat exchanger.

Заявляемый двухходовой жаротрубный котел имеет вертикально ориентированный корпус с патрубками для входящего и уходящего теплоносителя, имеющими горизонтальную ориентацию.The inventive two-way fire tube boiler has a vertically oriented housing with nozzles for incoming and outgoing coolant having a horizontal orientation.

Топочная камера котла располагается между днищем котла, боковыми, передней и задней стенками, сверху заканчиваясь сводчатым потолком, являющимся днищем теплообменника.The furnace chamber of the boiler is located between the bottom of the boiler, side, front and rear walls, ending at the top with a vaulted ceiling, which is the bottom of the heat exchanger.

Под горелкой может быть установлен поддон для золы. На фронтальной поверхности котла может располагаться дверь, предназначенная для доступа к трубам-газоходам и к топке.An ash pan may be installed under the burner. On the front surface of the boiler there may be a door intended for access to the flue pipes and to the furnace.

Боковые, задняя и нижняя стенки котла выполнены двойными - сформированными внутренней и внешней рубашками корпуса котла. Внутренняя рубашка корпуса котла соединена с теплообменником. Теплоноситель, например - вода, залитый между внутренней и внешней рубашками котла и в теплообменник, образует водяной контур котла.The side, back and bottom walls of the boiler are made of double - formed inner and outer jackets of the boiler body. The inner jacket of the boiler body is connected to the heat exchanger. A heat carrier, for example, water, poured between the internal and external jackets of the boiler and into the heat exchanger, forms the water circuit of the boiler.

Через теплообменник проходят горизонтально ориентированные трубы-газоходы, образующие ходы для нагретого воздуха. Внутри теплообменника имеются перегородки, установленные между верхним рядом труб-газоходов нижнего хода и нижним рядом труб газоходов верхнего хода. В их числе имеются перегородки, которые стыкуются с боковыми стенками котла, и между ними образована щель от передней стенки до задней стенки. Над щелью, с частичным перекрыванием перегородок, имеется еще одна или несколько перегородок, которая выполняет (выполняют) функцию изменения направления движения теплоносителя внутри теплообменника.Horizontally oriented gas ducts pass through the heat exchanger, forming passages for heated air. Inside the heat exchanger there are partitions installed between the upper row of downstream ducts and the lower row of upstream ducts. Among them there are partitions that are joined with the side walls of the boiler, and a gap is formed between them from the front wall to the rear wall. Above the slot, with partial overlapping of the partitions, there is one or more partitions that performs (perform) the function of changing the direction of movement of the coolant inside the heat exchanger.

Теплообменник сверху и снизу имеет поверхности, выполненные в виде сводов. Частично боковые стенки теплообменника совпадают с боковыми стенками котла.The heat exchanger above and below has surfaces made in the form of arches. Partially the side walls of the heat exchanger coincide with the side walls of the boiler.

Первый нижний свод теплообменника располагается над пламенем топки. Поверхность, образующая этот свод, не доходит до задней стенки котла и ограничивается стенкой теплообменника, в которую выведены трубы-газоходы нижнего хода.The first lower arch of the heat exchanger is located above the flame of the furnace. The surface forming this arch does not reach the rear wall of the boiler and is limited by the wall of the heat exchanger into which the downstream gas ducts are led.

Второй нижний свод соединяет стенку теплообменника с внутренней рубашкой со стороны задней стенки. Выше стенки теплообменника расположены трубы-газоходы верхнего хода. Верхний свод теплообменника располагается под верхней крышкой котла между боковыми стенками, причем спереди он достигает передней стенки, а сзади - задней стенки котла.The second lower arch connects the wall of the heat exchanger to the inner jacket from the back wall. Above the wall of the heat exchanger there are upstream gas ducts. The upper arch of the heat exchanger is located under the top cover of the boiler between the side walls, and in front it reaches the front wall, and at the back - the back wall of the boiler.

В передней части котла перед теплообменником дополнительно расположена воздушная камера, в которую выходят трубы-газоходы верхнего и нижнего ходов. Воздушная камера не имеет непосредственного соединения с топочной камерой. Внутри воздушной камеры нагретый воздух, прошедший через трубы-газоходы нижнего хода, меняет свое направление, и проходит далее, через трубы-газоходы верхнего хода.In front of the boiler, in front of the heat exchanger, there is additionally an air chamber, into which the flue pipes of the upper and lower passages exit. The air chamber is not directly connected to the combustion chamber. Inside the air chamber, the heated air passing through the downstream ducts changes its direction and passes further through the upstream ducts.

Нижний свод не доходит до задней стенки, и поэтому трубы-газоходы нижнего хода короче труб-газоходов верхнего хода и выходят в топочную камеру. С другой стороны эти трубы-газоходы выходят в воздушную камеру. Трубы-газоходы верхнего хода доходят до задней стенки и также выходят в воздушную камеру. Другой конец этих труб-газоходов выходит в дымоход.The lower arch does not reach the rear wall, and therefore the downstream ducts are shorter than the upstream ducts and exit into the combustion chamber. On the other hand, these chimneys exit into the air chamber. Pipes-top ducts reach the rear wall and also exit into the air chamber. The other end of these chimneys goes into the chimney.

Ход нагретого воздуха в заявляемом котле следующий. Нагретый воздух проходит через трубы-газоходы нижнего хода, поступает в воздушную камеру, разворачивается обратно, и поскольку горячий воздух всегда поднимается вверх, то далее он проходит через ряды труб-газоходов верхнего хода и поступает в дымовую камеру, которая находится за теплообменником для отвода дымовых газов и сбора продуктов сгорания.The course of the heated air in the inventive boiler is as follows. Heated air passes through the downstream chimneys, enters the air chamber, turns back, and since hot air always rises, then it goes through the rows of upstream chimneys and enters the smoke chamber, which is located behind the heat exchanger to exhaust flue gases and the collection of combustion products.

Ход теплоносителя в циркуляционном контуре следующий:The flow of the coolant in the circulation circuit is as follows:

В патрубок для входящего теплоносителя поступает остывший теплоноситель, который прошел через внешний контур. Он вливается в циркуляционный контур, образованный между внешней и внутренней рубашками котла и поднимается к теплообменнику. Пройдя путь от дна котла до теплообменника, теплоноситель немного нагревается. Пройдя через нижнюю часть теплообменника, которая нагрета снизу пламенем горелки, он отбирает тепло у нижней поверхности теплообменника и нагретых труб-газоходов нижнего хода. При этом все трубы-газоходы верхнего хода омываются теплоносителем и получают от нагретого воздуха через поверхности труб-газоходов тепловую энергию.The coolant that has passed through the external circuit enters the nozzle for the incoming coolant. It flows into the circulation circuit formed between the outer and inner jackets of the boiler and rises to the heat exchanger. Having passed the way from the bottom of the boiler to the heat exchanger, the heat carrier is slightly heated. Passing through the lower part of the heat exchanger, which is heated from below by the flame of the burner, it removes heat from the lower surface of the heat exchanger and the heated downstream ducts. At the same time, all upper-flow ducts are washed by the coolant and receive thermal energy from heated air through the surface of the ducts.

За счет создания системы из перегородок внутри теплообменника движение теплоносителя в теплообменнике осуществляется по сложной траектории, и происходит интенсивная циркуляция теплоносителя вокруг труб-газоходов верхнего хода. При этом с внутренней поверхности вышеуказанных труб теплоносителем забирается большое количество тепловой энергии.Due to the creation of a system of partitions inside the heat exchanger, the movement of the coolant in the heat exchanger is carried out along a complex path, and the coolant is circulated intensively around the upper-flow ducts. At the same time, a large amount of thermal energy is taken from the inner surface of the above pipes with a coolant.

Через патрубок для уходящего теплоносителя, расположенный в верхней части теплообменника, теплоноситель поступает во внешний контур.Through the pipe for the outgoing heat carrier located in the upper part of the heat exchanger, the heat carrier enters the external circuit.

На Фиг.1, изображен заявляемый котел - вид спереди, на Фиг.2 - вид сбоку, где: 1 - внешняя рубашка котла; 2 - внутренняя рубашка котла; 3 - патрубок для входящего теплоносителя; 4 - патрубок для уходящего теплоносителя; 5 - топочная камера; 6 - горелка; 7 - теплообменник; 8 - первый свод теплообменника; 9 - второй свод теплообменника; 10 - стенка теплообменника; 11 - трубы-газоходы нижнего хода; 12 - трубы-газоходы верхнего хода; 13 - задняя стенка котла; 14 - воздушная камера; 15 - передняя дверь; 16 - боковые стенки котла; 17 - внутренние перегородки; 18 - щель между внутренними перегородками; 19 - верхняя перегородка; 20 - днище котла; 21 - циркуляционный контур теплоносителя; 22 - емкость для сбора золы; 23 - дымовая камера для отвода дымовых газов и сбора продуктов сгорания; 24 - дымоход.In Fig.1, the inventive boiler is depicted - front view, Fig.2 - side view, where: 1 - the outer jacket of the boiler; 2 - inner shirt of the boiler; 3 - pipe for incoming coolant; 4 - pipe for the outgoing coolant; 5 - combustion chamber; 6 - burner; 7 - heat exchanger; 8 - the first arch of the heat exchanger; 9 - the second arch of the heat exchanger; 10 - wall of the heat exchanger; 11 - downpipes; 12 - upper duct pipes; 13 - back wall of the boiler; 14 - air chamber; 15 - front door; 16 - side walls of the boiler; 17 - internal partitions; 18 - gap between the internal partitions; 19 - upper partition; 20 - bottom of the boiler; 21 - circulation circuit of the coolant; 22 - capacity for collecting ash; 23 - smoke chamber for removal of flue gases and the collection of combustion products; 24 - chimney.

Топливо котла сжигается в горелке 6 топочной камеры 5. Заявляемый котел ориентирован на сжигание пеллет. Как альтернативный вариант топлива для данного котла - это газ, и как временный - дрова и брикеты. Для регулирования процесса горения в котле может быть предусмотрена автоматическая система, включающая контроллер и дутьевой вентилятор, которая по сигналам с контроллера регулирует подачу дутьевого воздуха и топлива в топку котла.The fuel of the boiler is burned in the burner 6 of the combustion chamber 5. The inventive boiler is focused on the combustion of pellets. As an alternative fuel for this boiler, this is gas, and as a temporary one - firewood and briquettes. To regulate the combustion process, an automatic system may be provided in the boiler, including a controller and a blower fan, which, by signals from the controller, regulates the supply of blast air and fuel to the boiler furnace.

Нагретый в топочной камере 5 воздух нагревает днище котла 22, стены топочной камеры 5 и поверхности теплообменника 7, выполненные в виде двух сводов, соединенных стенкой, и проходит в трубы-газоходы 11. В воздушной камере 14 он разворачивается и выходит в трубы-газоходы верхнего хода 12. Между всеми нагретыми поверхностями котла, и газами, циркулирующим по трубам, постоянно происходит обмен тепловой энергией.Heated in the combustion chamber 5, the air heats the bottom of the boiler 22, the walls of the combustion chamber 5 and the surface of the heat exchanger 7, made in the form of two arches connected by a wall, and passes into the ducts 11. In the air chamber 14, it unfolds and exits into the ducts of the upper Stroke 12. Between all heated surfaces of the boiler, and gases circulating through the pipes, there is a constant exchange of thermal energy.

Между внешней 1 и внутренней 2 рубашками котла имеется полость, заполненная через патрубок для входящего теплоносителя 3 теплоносителем, например водой. Внутри топочной камеры 5 установлен теплообменник 7, сверху закрытый внешней рубашкой котла 1, соединенный по бокам и сзади с внутренней рубашкой котла 2, и также заполненный теплоносителем. Теплоноситель, циркулирующий внутри рубашек котла и внутри теплообменника, образует циркуляционный контур теплоносителя 21. Он забирает тепло от газов, проходящих через трубы-газоходы нижнего 11 и верхнего 12 ходов. Отдавшие тепло газы выводятся через дымоход 17 в дымовую трубу.Between the outer 1 and inner 2 shirts of the boiler there is a cavity filled through a pipe for the incoming coolant 3 with a coolant, such as water. Inside the combustion chamber 5, a heat exchanger 7 is installed, covered from above by the external jacket of the boiler 1, connected to the sides and back of the internal jacket of the boiler 2, and also filled with coolant. The heat carrier circulating inside the boiler jackets and inside the heat exchanger forms a circulation circuit of the heat carrier 21. It takes heat from gases passing through the gas ducts of the lower 11 and upper 12 passages. The gases that gave off heat are discharged through the chimney 17 into the chimney.

Нагретый теплоноситель выводится из котла через патрубок для уходящего теплоносителя 4.The heated coolant is discharged from the boiler through the outlet pipe 4.

Патрубки для слива теплоносителя и спуска воздуха на чертежах не показаны и в описании технического решения не упомянуты, т.к. являются неотъемлемыми частями любого котла.Nozzles for draining the coolant and venting are not shown in the drawings and are not mentioned in the description of the technical solution, because are integral parts of any boiler.

Примеры реализации котла.Examples of boiler implementation.

ХарактеристикиCharacteristics Котел 1Boiler 1 Котел 2Boiler 2 Номинальная теплопроизводительность кВтNominal heating capacity kW 7-257-25 9-459-45 Рекомендуемый объем обогреваемых помещений, м2Recommended volume of heated rooms, m2 70-25070-250 90-45090-450 Коэффициент полезного действия (к.п.д.), %Coefficient of performance (efficiency),% 8080 8080 Удельный расход условного топлива, т/ГкалSpecific fuel consumption, t / Gcal 0,176-0,1780.176-0.178 0,187-0,1750.187-0.175 Удельный расход пеллет, кг/часSpecific pellet consumption, kg / h 2,1-72.1-7 2,6-11,72.6-11.7 Рабочее давление теплоносителя, МПаHeat carrier working pressure, MPa 0,150.15 0,150.15 Дымовая труба (сечение/высота), мм/мSmoke pipe (cross-section / height), mm / m 140/5140/5 140/5140/5 Температура уходящих газов, не более °СFlue gas temperature, not more than ° С 280280 228228 Рабочая температура теплоносителя не более, °СThe working temperature of the heat carrier is not more than, ° С 9595 9595 Габаритные размеры (в работе):- высота, - ширина, - длина, ммOverall dimensions (in operation): - height, - width, - length, mm 1200×560×16001200 × 560 × 1600 1500×600×16401500 × 600 × 1640

Claims (3)

1. Котел водогрейный, стальной, жаротрубный с дымогарными трубами, содержащий вертикально ориентированный корпус, в нижней части которого расположена топка с горелочным устройством; патрубок для входящего теплоносителя; патрубок для уходящего теплоносителя; патрубок для удаления дымовых газов; теплообменник; дымовую камеру для сбора продуктов сгорания, расположенную за теплообменником; трубы-газоходы; при этом теплообменник расположен в верхней части котла, через теплообменник пропущены трубы-газоходы и имеется выход труб-газоходов в дымовую камеру, отличающийся тем, что нижняя поверхность теплообменника выполнена в виде двух сводов, расположенных на разных уровнях, и стенки между ними, где в выше указанной стенке начинаются трубы-газоходы нижнего хода; в передней части котла перед теплообменником дополнительно расположена воздушная камера, в которую выходят трубы-газоходы верхнего и нижнего хода; где внутри теплообменника имеются перегородки, установленные между верхним рядом труб-газоходов нижнего хода и нижним рядом труб-газоходов верхнего хода, где в числе их имеются перегородки, которые стыкуются с боковыми стенками котла, и между ними образована щель от передней стенки до задней стенки; где над щелью, с частичным перекрыванием перегородок, имеется еще одна или несколько перегородок.1. The boiler is steel, steel, fire-tube with smoke pipes, containing a vertically oriented housing, in the lower part of which there is a furnace with a burner; branch pipe for the entering heat carrier; branch pipe for the leaving heat carrier; branch pipe for removal of flue gases; heat exchanger; a smoke chamber for collecting combustion products located behind the heat exchanger; gas pipes; the heat exchanger is located in the upper part of the boiler, gas flues are passed through the heat exchanger and there is an exit of the gas flues into the smoke chamber, characterized in that the lower surface of the heat exchanger is made in the form of two arches located at different levels, and the walls between them, where above the specified wall, the downstream gas ducts begin; in front of the boiler in front of the heat exchanger there is additionally an air chamber, into which the flue pipes of the upper and lower pass exit; where inside the heat exchanger there are partitions installed between the upper row of downstream gas pipes and ducts, where among them there are partitions that are joined to the side walls of the boiler, and a gap is formed between the front wall and the rear wall; where over the gap, with partial overlapping of the partitions, there is one or more partitions. 2. Вертикальный водогрейный стальной жаротрубный котел с дымогарными трубами по п.1, отличающийся тем, что на фронтальной поверхности имеет дверь, обеспечивающую доступ ко всем трубам-газоходам и топочной камере котла.2. The vertical hot-water steel fire-tube boiler with smoke pipes according to claim 1, characterized in that on the front surface there is a door providing access to all the gas ducts and the combustion chamber of the boiler. 3. Вертикальный водогрейный стальной жаротрубный котел с дымогарными трубами по п.1, отличающийся тем, что под горелкой установлен поддон для золы.

3. A vertical hot-water steel fire-tube boiler with smoke tubes according to claim 1, characterized in that an ash pan is installed under the burner.